第1章 小行星小传：我们从二十多年的太空探索中学到了什么

1.1 引言

1.2 二十多年小行星探索得到的科学成果

1.2.1 与小行星的第一次相会：“伽利略”号宇宙飞船探测Gaspra

1.2.2 小行星确实有卫星：“伽利略”号宇宙飞船探测IDA

1.2.3 第一个C型小行星：NEAR探测Mathilde

1.2.4 第一次遇到近地小行星：“深空”1号探测Braille

1.2.5 第一个环绕小行星公转的使命：NEAR探测Eros

1.2.6 取得重要科学成果的工程测试：“星尘号”宇宙飞船探测Annefrank

1.2.7 第一个采样并返回的任务：“隼鸟”号宇宙飞船探测Itokawa

1.2.8 第一个E型小行星：“罗塞塔”号宇宙飞船探测Steins

1.2.9 第一次访问完整的小行星：“罗塞塔”号宇宙飞船探测Lutetia

1.2.10 第一次造访原行星：“曙光”号宇宙飞船探测灶神星Vesta

1.2.11 中国的第一次空间任务：“嫦娥”2号探测Toutatis

1.3 小行星空间探测的未来

1.4 总结

参考文献

第2章 太阳系内的特洛伊小行星

参考文献

第3章 内行星小天体的轨道和动力学特性

3.1 引言

3.2 小行星轨道元素和命名

3.2.1 命名

3.2.2 轨道要素

3.3 轨道共振

3.4 热现象（Yarkovsky与YORP效应）

3.5 近地小行星

3.5.1 Aten小行星

3.5.2 Apollo小行星

3.5.3 Amor小行星

3.5.4 共地球轨道的小行星（ECOAs）

3.5.5 自然地球卫星（NESs）

3.6 内地天体（IEOs）

3.7 近地小行星的长期动力学

3.8 近地小行星的起源

3.8.1 ？6共振

3.8.2 3/1共振

3.8.3 5/2共振

3.8.4 2/1共振

3.8.5 扩散共振

3.8.6 来自近地小行星的小行星家族

3.8.7 彗星的贡献

3.8.8 逆行轨道的近地小行星的形成

3.9 跨火星轨道的小行星

3.9.1 匈牙利小行星

致谢

参考文献

第4章 勘探小行星资源

4.1 引言

4.2 勘探综述

4.2.1 探测范围问题

4.2.2 有多少含矿的近地天体

4.3 小行星矿藏

4.3.1 天文以及商业准确性

4.3.2 构成：资源集中度

4.3.3 从光谱诊断矿物

4.3.4 利用光谱探查水资源

4.3.5 太空风化

4.3.6 小行星和陨石的直接比较

4.4 近地天体（NEOs）

4.4.1 近地天体的类型

4.4.2 近地小行星数量

4.4.3 近地天体的辐射光线

4.4.4 近地天体的大小和质量

4.4.5 近地天体轨道

4.5 近地天体的发现

4.5.1 近地天体基于地面的光学观测

4.5.2 近地天体基于空间的观测

4.6 远程望远镜的特性描述

4.6.1 光度学

4.6.2 光学近红外光谱

4.6.3 基于地面的热红外光度学和光谱学

4.6.4 其他特性描述技术

4.6.5 基于空间的特性描述

4.7 局部特征

4.7.1 小行星的任务

4.7.2 检测

4.7.3 多个小任务的需求

4.8 实现

4.8.1 成本

4.8.2 耗时

4.8.3 研究

4.9 总结与结论

致谢

参考文献

第5章 用于目标选择和任务规划的小行星模型

5.1 引言

5.2 小行星建模

5.2.1 模型的精确参数

5.2.2 推论特性：组成和结构

5.3 建模数据源

5.3.1 光度测量

5.3.2 雷达测量

5.3.3 自适应光学图像和其他

5.3.4 干涉测量

5.3.5 热红外测量

5.3.6 恒星掩星测量

5.4 特殊目标和数据

5.4.1 双星

5.4.2 复杂自转

5.4.3 飞越

5.4.4 小行星断层造影

5.5 结论与讨论

致谢

参考文献

第6章 小行星资源开发的第一步：利用被地球捕获的天然卫星

6.1 引言

6.2 预测地球的暂时捕获自然卫星的星群特征

6.3 跟踪被地球暂时捕获的自然卫星

6.3.1 可检测性

6.3.2 未来的位置可预测性

6.4 针对被地球暂时捕获的自然卫星的航天任务

6.4.1 低推力推进转移

6.4.2 轨道转移模拟

6.4.3 其他技术难题

6.5 结论

致谢

参考文献

第7章 载人探测近地小行星任务分析

7.1 引言

7.1.1 小行星带来的威胁与机遇

7.1.2 探测活动时间表

7.2 任务定义

7.2.1 任务描述

7.2.2 任务目标

7.2.3 顶层需求

7.3 挑战与风险

7.3.1 深空任务操作

7.3.2 深空（电离）辐射

7.3.3 小行星环境

7.3.4 接近小行星与位置保持

7.3.5 小行星采矿

7.3.6 来自近地小行星的污染

7.4 选择小行星

7.4.1 合适的小行星

7.4.2 近地小行星目标识别

7.5 系统性分析

7.5.1 任务设定与约束

7.5.2 资产识别

7.5.3 顶层折中

7.5.4 识别关键技术

7.5.5 货运返回飞船

7.5.6 载人任务

致谢

参考文献

第8章 不受重力约束的移动机器人设计

8.1 引言

8.2 微重力下的运动

8.2.1 滚动和弹跳运动

8.2.2 爬行和攀登运动

8.2.3 无足爬行

8.2.4 可应用的黏附技术

8.2.5 夹持器终端操纵装置

8.3 常规假设

8.3.1 动态模型

8.3.2 接触面的动力学

8.3.3 运动控制

8.3.4 零力矩点和系统的动量

8.4 广义控制算法

8.5 存在的问题

8.6 总结

参考文献

第9章 仿生着陆方法及其在地外天体探测中的潜在应用

9.1 引言

9.2 应用于航天器着陆的仿生光学流量传感器

9.2.1 自主月球登陆策略

9.2.2 着陆器的动态建模和光流方程

9.2.3 基于光流的飞船着陆器

9.2.4 为速度方向估计与控制测量OF的ω90和ω135

9.3 基于VMS的OF测量获得板载ReSSAC

9.3.1 仿生光流处理

9.3.2 低速视觉运动传感器的演示

9.3.3 视觉动作传感器（VMS）的特征

9.3.4 自由飞行的结果与机载视觉运动传感器

9.4 结论

致谢

参考文献

第10章 采矿机器人能源系统选择

10.1 引言

10.2 环境因素

10.3 相关能源系统元素概述

10.3.1 太阳能利用

10.3.2 核电系统技术

10.3.3 （电）化工电力系统技术

10.3.4 物理动力系统技术

10.3.5 原始推进剂生产

10.4 动力系统选择

10.4.1 采矿机器人任务概述和运行

10.4.2 能源系统概括

10.5 结论

参考文献

第11章 从颗粒物理角度研究碎石堆近地小行星

11.1 引言

11.2 抵制施加的力：力链

11.3 固态—流态转化

11.4 颗粒态气体

11.5 仿真技术

11.6 粒子属性

11.7 在碎石堆类型小行星上操作

11.8 结论

参考文献

第12章 小行星：用于支持科学、探索、原位资源利用的锚定和样本采集方法

12.1 引言

12.1.1 近地天体的类型

12.1.2 从近地天体取样的原因

12.2 过去的任务

12.2.1 近地小行星会合（NEAR）“鞋匠”号探测器

12.2.2 “隼鸟”号

12.3 当前和未来的任务

12.3.1 罗塞塔

12.3.2 源光谱释义资源安全风化层辨认探测器

12.3.3 “隼鸟”2号

12.4 小行星表面环境

12.5 小行星锚定的概念

12.5.1 坚硬岩石的钻进

12.5.2 硬石锤钉

12.5.3 流体锚

12.5.4 自我对立系统

12.5.5 自我对立钻（Cadtrak工程的低重力锚固系统）

12.5.6 自我对抗多模式锚（蜜蜂机器人公司的支撑锚）

12.5.7 自我对立尖端（JPL的微型脊柱锚）

12.5.8 磁锚定

12.5.9 包络

12.6 小天体的取样和挖掘途径

12.6.1 “隼鸟”

12.6.2 罗塞塔

12.6.3 样本采集和传输机构（STAM）钻

12.6.4 一触就走的表面采样器

12.6.5 刷轮采样器

12.6.6 采样返回探测器

12.6.7 鱼叉式采样器

12.6.8 气动方法

12.6.9 可移动的原地水提取机

12.6.10 冲击和振动系统

12.6.11 表皮土高级表面系统操作机器人（RASSOR）

12.7 总结

参考文献

第13章 用于小行星风化层开采的闭式循环气动技术

13.1 引言

13.2 采矿对经济发展的推动

13.3 小行星采矿的人为方式

13.4 气动输送原理

13.5 吸取机制

13.6 闭环气动输送系统

13.7 创造地下“大气”

13.8 一套试验性的气动风化层采矿系统

13.9 振动压缩

13.10 气动土壤提取器的安装

13.11 开采喷嘴设计的性能

13.11.1 洞穴形成的几何尺度

13.11.2 产量比较

13.12 结论

致谢

参考文献

第14章 提取小行星物质构造机器人

14.1 引言

14.2 近地天体群

14.3 需求定义

14.4 系统

14.4.1 系统供电和输电

14.4.2 切割系统

14.4.3 等离子体切割机制

14.4.4 混合激波针切割系统

14.4.5 缩短激波针切割喷嘴

14.4.6 集成交会—锚定机动系统

14.5 辅助系统

14.5.1 主动横梁动力学

14.5.2 传感系统

14.5.3 推力燃料箱

14.5.4 机械臂运作

14.5.5 命令和控制

14.6 样品返回地球轨道

14.7 质量估算

14.8 成本估算

14.9 ΔV的考虑因素

14.10 相关飞行任务

14.11 结论

致谢

参考文献

第15章 小行星中建筑物复合材料的固化

15.1 小行星建筑业

15.2 小行星的空间环境条件

15.3 真空中的固化反应

15.4 宇宙射线和太阳风的影响

15.5 小行星上的建筑业

致谢

参考文献

第16章 小行星采矿飞行器构架

16.1 引言

16.2 小行星上操作的挑战

16.3 飞行器结构

16.4 一个可部署概念

16.4.1 四面体采矿器

16.5 总结

致谢

参考文献

第17章 勘探轨道偏转、采矿与居住

17.1 引言

17.2 近地小行星

17.2.1 背景介绍

17.2.2 物理性质和矿物学

17.2.3 小行星分类

17.2.4 小行星群

17.2.5 近地小行星群

17.2.6 近地小行星的可达性与可能的探测目标

17.3 近地小行星的机器人探测

17.3.1 已完成的探测任务

17.3.2 未来的小行星探测任务

17.3.3 NEA勘探与采矿的概念任务

17.4 轨道机动

17.4.1 机动类型

17.4.2 借力飞行

17.4.3 未来的推进系统

17.4.4 应用举例：小行星2008 EV5

17.5 小行星太空拖船

17.6 开采和加工处理

17.7 小行星殖民地

17.7.1 小行星殖民地原型：2008 EV5

17.8 未来展望

致谢

参考文献

第18章 地球附近可利用的小行星资源

18.1 引言

18.2 小行星运输的能量成本

18.3 可利用的资源

18.3.1 NEO轨道和大小分布

18.3.2 可获得资源的质量

18.4 小行星资源地图

18.5 讨论

18.5.1 可利用的资源

18.6 总结

致谢

参考文献

第19章 捕获小行星

19.1 引言

19.2 概念

19.3 如何推动小行星

19.4 机械火箭

19.5 捕获小行星的益处

19.6 结论

参考文献

第20章 改变小行星轨迹

20.1 引言

20.2 动力学影响

20.3 核弹对小行星偏转的影响

20.4 小行星运动和变轨理论

20.4.1 近地真空空间的轨迹计算方程

20.4.2 通过航天设备碰撞改变小行星的轨迹

20.4.3 通过位于小行星表面的常规炸药板改变轨迹

20.4.4 小行星表面的核站爆炸

20.4.5 小行星轨迹的计算

20.5 结论

参考文献

第21章 小行星捕获计划

21.1 引言

21.2 低能量转移方式

21.2.1 周期轨道和流形结构

21.3 小行星检索任务

21.3.1 到L1和L2的不变流形轨迹

21.3.2 修整小行星目录

21.3.3 捕获传输和质量估计

21.3.4 被选中的候选目标的概述

21.3.5 方法的限制因素

21.4 结论

致谢

参考文献

第22章 成型金属地球运送系统

22.1 引言

22.2 概论

22.2.1 小行星基本情况

22.2.2 小行星带

22.2.3 近地小行星

22.2.4 近地小天体（NEOs）

22.2.5 近地流星

22.3 流星社会学

22.4 传送方法

22.4.1 基于Mega-ASSET的传送方式

22.4.2 小行星捕捉和传送的动力学方法

22.5 将小行星传送到地球的经济效益

22.6 传送系统的原理，计算与估算

22.6.1 进入地球大气层的原理

22.6.2 AB碳纤维降落原理

22.7 小行星传送系统的环境影响

22.8 结论

参考文献

第23章 小行星上的人工重力

23.1 引言

23.2 电子重力创新的简要描述

23.3 静电举力理论和计算结果

23.3.1 电荷、电场和电晕

23.3.2 电晕（电离球）的尺寸和球的电场强度的安全性

23.3.3 对于一个圆柱形电缆或带子

23.3.4 用电晕放电

23.3.5 关于球体材料的一些数据

23.3.6 电荷的半衰期

23.3.7 绝缘体的破裂（击穿）

23.3.8 平网和地表间的悬浮

23.3.9 非接触运输中的静电悬浮

23.3.10 顶部管运输

23.3.11 桅杆上的球形主要球和液体气球

23.3.12 举起的小球形的球

23.3.13 长圆柱形的举起的带子

23.3.14 悬浮车的气体力学

23.3.15 控制和稳定性

23.3.16 在雷暴天气飞行

23.3.17 充电

23.3.18 安全

23.3.19 作为蓄能器的带电球

23.4 方案

23.4.1 悬浮运输

23.4.2 悬浮管运输

24.4.3 位于高的桅杆或塔上的带电球

23.4.4 在低云中悬浮

23.4.5 小行星上的人工重力

23.4.6 作为蓄能器和火箭引擎的带电球

23.5 讨论

参考文献

第24章 建造可居住小行星

24.1 引言

24.2 “常绿”充气穹顶

24.3 穹顶设计及其创新点

24.3.1 穹顶

24.3.2 人类居住地的位置、光照以及对太阳风和宇宙射线的防护

24.3.3 闭环水循环及其创新点

24.3.4 覆盖膜的简单数据

24.3.5 不穿航天服造访小行星

24.4 充气穹顶计算

24.4.1 无水灌溉/闭环水循环

24.5 宏观项目

24.6 讨论

24.7 结论

参考文献

第25章 利用小行星资源开展天基地质工程

25.1 引言

25.1.1 地质工程方法

25.1.2 天基地质工程

25.2 方案的使用

25.2.1 在L1点使用尘云

25.2.2 L1点处尘云的引力锚定

25.2.3 地球环

25.3 资源可用性

25.4 结论

参考文献

第26章 使用小行星进行宇宙飞船的发射/着陆，改变轨道及加速度

26.1 引言

26.2 小行星空间升降梯，任何空间升降梯的最优线缆

26.2.1 空间升降梯的简要描述

26.2.2 空间升降梯的一般原理

26.3 小行星利用中的绳系方法

26.3.1 连接方法

26.3.2 使用方式描述

26.3.3 系绳方法原理及其计算

26.3.4 方案

26.3.5 系绳方法的讨论

26.3.6 结论

26.4 空间飞行中小行星静电场的应用

26.4.1 介绍

26.4.2 小行星利用简述

26.4.3 静电方法的原理和计算

26.4.4 方案

26.4.5 讨论

参考文献

第27章 通过观测小行星寻找地外文明

27.1 引言

27.2 搜索方法

27.3 结论

参考文献

第28章 关于小行星商业利用的考虑

28.1 前言

28.2 太空资源的利用

28.3 小行星采矿：欲望、需求和能力

28.4 现实与可能

28.5 实际问题

28.6 时间和距离的问题

28.7 指挥控制问题

28.8 独立性问题

28.9 财产权

28.10 风险降低

28.11 商业模式

28.12 结论

参考文献

第29章 关于小行星开采与偏转的法律考量

29.1 开采：小行星的财产地位

29.1.1 引言

29.1.2 小行星是法律意义上的“天体”吗？

29.1.3 共有权制度——共有的和无主的

29.1.4 人类共同继承财产：从共有物到共产主义

29.1.5 开拓最后的阵地

29.1.6 获得小行星所有权的方法

29.1.7 所获小行星资源的产权地位

29.2 偏转：行星防御的合法性

29.2.1 引言

29.2.2 保卫地球：是权利还是义务？

29.2.3 偏转策略的合法性

29.2.4 偏转困境

29.3 代结论：矿田和雷区

参考文献

索引